(57)【要約】    【課題】  車両の減速運転中に、オルタネータの発電電圧を高く設定して重点的に発電させる際に、バッテリの充電効率の向上と、オルタネータのトルクピークによる運転性の悪化防止とを両立させる。    【解決手段】  充電電流特性の異なる二つのバッテリ９，１４として、第１のバッテリ９を鉛蓄電池とし、第２のバッテリ１４を鉛蓄電池より充電電流特性の高いリチウム電池とする。そして、オルタネータ２のトルクピークを許容できる運転状態のときは、オルタネータ２を充電電流特性の高い第２のバッテリ（リチウム電池）１４に接続して当該バッテリ１４の充電を促進させる一方、オルタネータ２のトルクピークを許容できないときには、オルタネータ２を充電電流特性の低い第１のバッテリ（鉛蓄電池）９に接続して当該バッテリ９の充電を制限する構成としたものである。【選択図】  図１
2006311632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の減速運転中に、オルタネータの発電電圧を高く設定して、重点的に発電させるオルタネータの発電制御装置において、
充電電流特性の異なる複数のバッテリと、
前記オルタネータにより充電電流特性の高いバッテリに充電したときのトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定する運転状態判定手段と、
前記判定結果に応じ、前記複数のバッテリの中から、前記オルタネータに接続するバッテリを選択的に切換える切換手段と、
を備えて成ることを特徴とするオルタネータの発電制御装置。
【請求項２】
前記運転状態判定手段は、少なくともエンジン回転数の信号に基づいて、前記オルタネータのトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定するものであることを特徴とする請求項１に記載のオルタネータの発電制御装置。
【請求項３】
前記運転状態判定手段は、少なくともブレーキスイッチのオン・オフ信号に基づいて、前記オルタネータのトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオルタネータの発電制御装置。
【請求項４】
前記運転状態判定手段は、少なくとも電気負荷の信号に基づいて、前記オルタネータのトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定するものであることを特徴とする請求項1〜請求項３のいずれか１つに記載のオルタネータの発電制御装置。
【請求項５】
前記運転状態判定手段は、エンジン回転数が所定値以下で、かつ、ブレーキスイッチがオフもしくは電気負荷が所定値より大きいときに、前記オルタネータのトルクピークを許容できないと判定し、それ以外のときに、前記トルクピークを許容できると判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のオルタネータの発電制御装置。
【請求項６】
前記複数のバッテリは、鉛蓄電池と、これより充電電流特性の高いリチウム電池とであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のオルタネータの発電制御装置。
【請求項７】
前記複数のバッテリは、夫々を温度環境の異なる場所に設置することで、充電電流特性を異ならせたものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のオルタネータの発電制御装置。
【請求項８】
前記複数のバッテリは、夫々の充電状態を異ならせることで、充電電流特性を異ならせたものであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のオルタネータの発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オルタネータの発電制御装置に関し、詳しくは、減速運転中にオルタネータが重点的に発電したときに、バッテリの充電効率の向上を図るとともに、オルタネータのトルクピークによる運転性の悪化を防止するオルタネータの発電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたバッテリは、エンジンのスタータ等の補機や各種電装部品の電源として用いられ、エンジンにより駆動されて発電を行うオルタネータによって充電される。
【０００３】
このようなオルタネータの発電量を可変電圧制御しながらバッテリの充電を行う装置の一例として、車両の減速運転中に、オルタネータの発電電圧を通常運転時よりも高くして積極的にバッテリの充電がなされるようにする一方、車両が加速状態やアイドリング状態のときには、オルタネータの発電電圧を低くしてバッテリの充電を抑制することで、負荷の軽減により燃費の向上を図るようにした車両用のバッテリ充電制御装置があった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−５２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載のように、車両の減速運転中に、オルタネータの発電電圧を通常運転時よりも高く設定して、重点的に発電させる場合、充電効率の点からは、バッテリとして、充電電流特性（吸い込み性）の高いものを用いればよいが、発電初期に発生するオルタネータのトルクピークによって、減速Ｇによる違和感を生じる可能性があるため、十分な充電効率を得ることが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、バッテリの充電効率の向上と、オルタネータのトルクピークによる運転性の悪化防止とを両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るオルタネータの発電制御装置は、充電電流特性の異なる複数のバッテリを設け、オルタネータのトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定する運転状態判定手段と、この判定結果に応じて複数のバッテリの中からオルタネータに接続するバッテリを選択的に切換える切換手段とを有して構成されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、オルタネータのトルクピークを許容できると判定したときは、オルタネータを充電電流特性の高いバッテリに接続する一方、オルタネータのトルクピークを許容できないと判定したときには、オルタネータを充電電流特性の低いバッテリに接続するので、バッテリの充電効率を最大限に確保するとともに、オルタネータのトルクピークによる運転性の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係るオルタネータの発電制御装置の全体構成図である。
【００１０】
図１において、車両に搭載されるエンジン１には、オルタネータ２が装着されている。
【００１１】
このオルタネータ２は、エンジン１の動力がベルト式の回転伝達機構３を介して伝達されることで、回転駆動されて発電を行うものである。オルタネータ２で発電した電力は、レギュレータ４により直流電流に整流される。
【００１２】
エンジン１には、所定のクランク角毎に検出信号を発生するクランク角センサ５が設けられ、このクランク角センサ５の検出信号は、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールモジュール（以下「ＥＣＭ」と略称する。）６に出力される。
【００１３】
このＥＣＭ６は、車両に搭載された各種センサからの検出信号を用いてオルタネータ２のトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定する運転状態判定手段となるものであって、クランク角センサ５からの検出信号に基づいて、エンジン回転数Ｎｅ（rpm）を演算する。このＥＣＭ６に検出信号を出力する他のセンサとしては、ブレーキペダル７を踏むとＯＮするブレーキスイッチ８などが設けられている。
【００１４】
このＥＣＭ６は、レギュレータ４にパルス幅変調信号を出力してオルタネータ２をデューティ制御することで、オルタネータ２の発電電圧をコントロール可能となっている。このようにオルタネータ２で発電電圧が制御された電力は、電線Ｌ１及びＬ２を介して各種電気負荷（１１，１２，…）に供給されると共に、電線Ｌ３又はＬ４を介して第１のバッテリ９又は第２のバッテリ１４に充電可能とされている。
【００１５】
前記電気負荷としては、例えばエアコン装置のコンプレッサ１１やヘッドランプ１２などがあり、これらはボディコントロールモジュール（ＢＣＭ）１０によりオン・オフ制御される。また、これら電気負荷（１１，１２，…）の信号は、ＥＣＭ６に入力される。
【００１６】
ここで、本発明によるオルタネータの発電制御装置においては、第１のバッテリ９と、これより充電電流特性の高い第２のバッテリ１４とを設け、これら二つのバッテリ９，１４に接続された電線Ｌ３，Ｌ４のいずれか一方を、オルタネータ２からの電線Ｌ１に接続する回路の切換スイッチ１５を有している。この切換スイッチ１５は、回路の接続を選択的に切換える切換手段となるもので、ＥＣＭ６によって制御されており、切換スイッチ１５を端子ａから端子ｂに切換えると、電線Ｌ１及びＬ３を介して第１のバッテリ９に接続されたオルタネータ２が、電線Ｌ１及びＬ４を介して第２のバッテリ１４に接続される。
【００１７】
また、図１に示すように、バッテリ９と切換スイッチ１５の端子ａを接続する電線Ｌ３の途中には、当該バッテリ９を流入出する電流（充電電流と放電電流）を検出するための電流センサ１６が設けられ、この電流センサ１６からの検出信号は、ＥＣＭ６に出力される。また、バッテリ１４と切換スイッチ１５の端子ｂを接続する電線Ｌ４の途中にも、同様の電流センサ１７が設けてある。そして、ＥＣＭ６は、電流センサ１６，１７からの検出信号に基づいて充放電電流を積算することで、各バッテリ９，１４の充電状態（State Of Charge：以下「ＳＯＣ」と略称する。）を推定することができる。
【００１８】
図１に示す二つのバッテリ９，１４は、充電電流特性を異ならせるが、具体的には、第１のバッテリ９を鉛蓄電池とし、第２のバッテリ１４を鉛蓄電池より充電電流特性の高いリチウム電池とすればよい。前記充電電流特性とは、単位時間あたりにバッテリに吸込まれる電流量のことで、充電電流特性の高いバッテリほど電流の吸込み性が高い。よって、リチウム電池の方が、鉛蓄電池よりも効率的に充電できる。
【００１９】
又は、二つのバッテリ９，１４の構成として、同一種類のバッテリ（鉛蓄電池）を用いるようにし、それぞれを温度環境の異なる場所に設置することで、充電電流特性を異ならせてもよい。図２に示すように、バッテリ液の温度が高いときほど、多くの電流がバッテリに吸込まれるので、温度環境の高い場所に設置されたバッテリの方が、効率的に充電できるようになる。よって、各バッテリ９，１４の設置場所として、具体的には、第１のバッテリ９を温度環境の低いトランクルームに配置することで、電流の吸込み性を抑制するようにし、第２のバッテリ１４を温度環境の高いエンジンルームに配置することで、電流の吸込み性を向上させる。
【００２０】
又は、各バッテリ９，１４のＳＯＣを異ならせることで、それぞれの充電電流特性を異ならせるようにしてもよい。図３に示すように、バッテリのＳＯＣが低いときほど、バッテリの吸込み電流は大きくなるので、ＳＯＣが低いバッテリの方が、効率的に充電できるようになる。ＳＯＣを異ならせるには、目標ＳＯＣをそれぞれ高低に設定すればよい。
【００２１】
尚、これらを組み合わせて、第１のバッテリ９を鉛蓄電池とし、これを温度環境の低いトランクルームに配置して目標ＳＯＣを高く設定しておき、第２のバッテリ１４をリチウム電池とし、これを温度環境の高いエンジンルームに配置して目標ＳＯＣを低く設定してもよい。
【００２２】
次に、このように構成されたオルタネータの発電制御装置の動作について、図４及び図５を参照して説明する。
【００２３】
まず、ステップＳ１において、車両が減速運転中、特に減速燃料カット中か否かを判定する。尚、減速燃料カットとは、所定の減速運転条件にてエンジン１への燃料供給を停止するもので、例えば、アクセルＯＦＦ（もしくはスロットル弁全開）で、かつ、エンジン回転数が所定の燃料カット回転数以上のときに、燃料カットを開始し、その後、アクセルＯＮ（もしくはスロットル弁閉）となるか、エンジン回転数が所定の燃料リカバー回転数以下に低下したときに、燃料カットを終了して、燃料リカバーするものである。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、例えば減速燃料カット中のときには、図４のステップＳ１は“Ｙｅｓ”側に進み、オルタネータ２の発電電圧を増加する（ステップＳ２）。そして、エンジン回転数Ｎｅが所定値より低いか否かを判断する（ステップＳ３）。
【００２５】
ここで、エンジン回転数Ｎｅが所定値より低いときには、ステップＳ３は“Ｙｅｓ”側に進み、電装部品の電気負荷が所定値より大きいか否かを判断する（ステップＳ４）。電気負荷が所定値より大きいときには、ステップＳ４は“Ｙｅｓ”側に進み、切換スイッチ１５を端子ａに接続して、オルタネータ２と充電電流特性の低いバッテリ９とを接続する（ステップＳ５）。
【００２６】
このように、エンジン回転数Ｎｅが所定値より低く、かつ電気負荷が所定値より大きいときは、オルタネータ２を充電電流特性の低いバッテリ９に接続することで、図５（ｂ）のグラフｇ１に示すように、オルタネータ２の発電初期に発生するトルクピークを抑制することができる。これにより、減速運転中にオルタネータ２を重点的に発電させたときでも、車両の走行速度が急激に低下するのを防止できるので、大きな減速Ｇによる違和感が発生しなくなり、車両の運転性が悪化することはない。
【００２７】
これに対し、図４のステップＳ３において、エンジン回転数Ｎｅが所定値以上であるときには、ステップＳ３は“Ｎｏ”側に進み、切換スイッチ１５を端子ｂに切換えて、オルタネータ２と充電電流特性の高いバッテリ１４とを接続する（ステップＳ６）。
【００２８】
このように、オルタネータ２を充電電流特性の高いバッテリ１４に接続すると、このバッテリ１４には大電流が吸込まれるので、図５（ｂ）のグラフｇ２に示すように、オルタネータ２のトルクピークが高くなる。ところが、エンジン回転数Ｎｅが所定値以上であるので、トルクピークを許容することができ、図５（ｃ）に示すように、オルタネータ２で所定の電圧を発生させたときでも、エンジン１が高回転であれば減速Ｇはさほど気にならず、車両の運転性が悪化することはない。そして、その分バッテリの充電効率を向上することができる。
【００２９】
また、図４のステップＳ４において、電装部品の電気負荷が所定値以下であると判断されたときには、ステップＳ４は“Ｎｏ”側に進み、ブレーキペダル７が踏まれてブレーキスイッチ８がオンしているか否かを判断する（ステップＳ７）。ブレーキスイッチ８がオンしているときには、ステップＳ７は“Ｙｅｓ”側に進み、オルタネータ２を充電電流特性の高いバッテリ１４に接続する（ステップＳ６）。
【００３０】
このように、充電電流特性の高いバッテリ１４にオルタネータ２を接続すると、エンジン回転数Ｎｅが低下して車両速度が遅くなるが、ブレーキペダル７を踏むのは、運転者が車両速度を減速させる意思があるときなので、多少の減速Ｇは気にならない。このときオルタネータ２の発電を促進することで、エンジン１の動力がオルタネータ２の駆動エネルギーに効率的に変換され、延いては燃費の向上を図ることができる。
【００３１】
一方、ステップＳ７において、ブレーキスイッチ８がオンしていないときには、ステップＳ７は“Ｎｏ”側に進み、オルタネータ２を充電電流特性の低いバッテリ９に接続する（ステップＳ４）。これにより、運転者が大きな減速Ｇを感じないように、バッテリの充電を行うことができる。
【００３２】
尚、ステップＳ１において、車両が通常走行中であるときには、“Ｎｏ”側に進み、オルタネータ２を通常に発電する。
【００３３】
本実施形態によれば、少なくともエンジン回転数Ｎｅの信号に基づいて、オルタネータ２のトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定するので、特にエンジン１の低回転域で問題となるトルクピークに的確に対処することができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、少なくともブレーキスイッチ８のオン・オフ信号に基づいて、オルタネータ２のトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定するので、ブレーキ中でオルタネータ２のトルクピークが問題とならないときは、バッテリの充電効率を最大限に向上することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、少なくとも電気負荷（１１，１２）の信号に基づいて、オルタネータ２のトルクピークを許容できる運転状態か否かを判定するので、電気負荷が大のときのエンストの危険性を回避することができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、エンジン回転数Ｎｅが所定値以下で、かつ、ブレーキスイッチ８がオフもしくは電気負荷（１１，１２）が所定値より大きいときに、オルタネータ２のトルクピークを許容できないと判定し、それ以外のときに、トルクピークを許容できると判定するので、極めて的確な判定が可能となり、二つのバッテリ９，１４の中から、オルタネータ２に接続するバッテリを的確に選択することができる。
【００３７】
尚、以上の説明において、充電電流特性の異なる二つのバッテリ９，１４が用いられているとしたが、バッテリの個数は三つ以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るオルタネータの発電制御装置の全体構成図。
【図２】バッテリの充電時間に対する充電電流の変化を示す充電電流特性のグラフ。
【図３】バッテリのＳＯＣに対する充電電流の変化を示す充電電流特性のグラフ。
【図４】オルタネータの発電制御装置の動作を示すフローチャート。
【図５】オルタネータの発電制御装置の効果を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００３９】
１…エンジン、２…オルタネータ、３…回転伝達機構、４…レギュレータ、５…クランク角センサ、６…ＥＣＭ、７…ブレーキペダル、８…ブレーキスイッチ、９…バッテリ、１０…ＢＣＭ、１１…コンプレッサ、１２…ヘッドランプ、１４…バッテリ、１５…切換スイッチ、１６，１７…電流センサ、Ｌ１〜Ｌ４…電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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